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紅外反射式傳感器：光電傳感器

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紅外反射式傳感器：紅外光電反射式傳感器的特性和工作原理

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1、紅外光電反射式傳感器的特性和工作原理水龍頭采用了反射式紅外傳感器。紅外線的發射和接收一般使用紅外發光二極管和紅外接收管來完成。當有物體靠近時，一部份紅外光被發射到接收管。1、 傳感器的選擇根據它的特性和工作原理有如下幾種選擇：（1） 電容式接近傳感器，基于檢測對象表面靠近傳感元件時的電容變化。（2） 超聲波傳感器，根據波從發射到接收的傳播過程中所受到的影響來檢測物體的接近程度。（3） 紅外反射式光電傳感器，它包括一個可以發射紅外光的固態發光二極管和一個用作接收器的固態光敏二極管（或光敏三極管）。2、 紅外光電反射式傳感器的特性反射式光電傳感器的光源有多種，常用的有紅外發光二極管，普通發光二極管

2、，以及激光二極管，前兩種光源容易受到外界光源的干擾，而激光二極管發出的光的頻率較集中，傳感器只接收很窄的頻率范圍信號，不容易被干擾但價格較貴。理論上光電傳感器只要位于被測區域反射表面可受到光源照射同時又能被接收管接收到的范圍就能進行檢測，然而這是一種理想的結果。因為光的反射受到多種因素的影響，如反射表面的形狀、顏色、光潔度，日光、日光燈照射等不確定因素。如果直接用發射和接收管進行測量將因為干擾產生錯誤信號，采用對反射光強進行測量的方法可以提高系統的可靠性和準確性。紅外反射光強法的測量原理是將發射信號經調制后送紅外管發射，光敏管接收調制的紅外信號。原理如圖1所示。發 射 反 射接收電路 表 面

3、圖1 紅外發射接收原理三、紅外光電反射式傳感器的工作原理反射式光電傳感器可以用來檢測地面明暗和顏色的變化，也可以探測有無接近的物體。紅外線控制自動水龍頭就運用了它這個特點。光譜范圍，靈敏度，抗干擾能力，輸出特性等都是反射式光電傳感器的重要參數。這種光電傳感器的基本原理是，當人或有物體接近時，遮擋了紅外光，光敏元件接收到光信號，從而進行光電轉換，電磁閥作用，使水源打開。紅外線控制自動水龍頭的控制過程是：當人或物體靠近自動水龍頭時，紅外發射光電管發出的紅外經人和物體反射到紅外接收光電管。接收光電管接收到的反射光信號自動轉換為電信號，經過后續電路進一步放大、整形、譯碼，最后驅動電路控制電磁閥動作打開水源。當人手或物體離開自動水龍頭時，接收光電管接收不到反射光信號，驅動電路斷開電磁閥電源，從而關閉水源。

紅外反射式傳感器：紅外反射式傳感器.

機器人要實現自動導引功能和避障功能就必須要感知導引線和障礙物，
感知
導引線相當給機器人一個視覺功能。自動尋跡是基于自動導引小車（
AGV
—
auto-guided vehicle
）系統，實現小車自動識別路線，判斷并自動規避障礙，選擇
正確的行進路線。
采用與地面顏色有較大差別的線條作引導，
使用傳感器感知導
引線和障礙判斷。

2
．傳感器選擇

實現機器人的視覺和接近覺功能有多種方式：
1
）可使用
CCD
攝像頭進行
圖象采集和識別方法，
但是不適用在小體積系統使用，
并且還涉及圖象采集、
圖
象識別等領域。
2
）電容式接近傳感器，基于檢測對象表面靠近傳感元件時的電
容變化。
3
）超聲波傳感器，根據波從發射到接收的傳播過程中所受到的影響來
檢測物體的接近程度。
4
）紅外反射式光電傳感器，它包括一個可以發射紅外光
的固態發光二極管和一個用作接收器的固態光敏二極管（或光敏三極管）。

根據使用場合的具體情況，
傳感器要感知的對象是物體的有無和物體的接近
程度，
與精確的測距系統有相似之處，
但又有不同，
只要求判斷出簡單的閾值或
提供遠、
近分檔的距離。
因此使用較簡單的接近傳感器實現小車尋跡和避障是有
依據可循的并且是可行的。
為了簡單起見，
系統中使用了八個紅外反射式光電傳
感器，其中三個用于尋跡，三個用于障礙判斷，兩個用于主動輪測速。

3
．紅外反射式光電傳感器特性與工作原理

反射式光電傳感器的光源有多種，
常用的有紅外發光二極管，
普通發光二極
管，
以及激光二極管，
前兩種光源容易受到外界光源的干擾，
而激光二極管發出
的光的頻率較集中，
傳感器只接收很窄的頻率范圍信號，
不容易被干擾但價格較
貴。
理論上光電傳感器只要位于被測區域反射表面可受到光源照射同時又能被接
收管接收到的范圍就能進行檢測，
然而這是一種理想的結果。
因為光的反射受到
多種因素的影響，如反射表面的形狀、顏色、光潔度，日光、日光燈照射等不確
定因素。
如果直接用發射和接收管進行測量將因為干擾產生錯誤信號，
采用對反
射光強進行測量的方法可以提高系統的可靠性和準確性。
紅外反射光強法的測量
原理是將發射信號經調制后送紅外管發射，
光敏管接收調制的紅外信號，
原理如
圖
1.
所示。

v
out

紅外反射式傳感器：紅外線傳感器

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紅外線傳感器
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。
紅外線傳感器是利用紅外線來進行數據處理的一種傳感器，有靈敏度高等優點，紅外線傳感器可以控制驅動裝置的運行。紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量，氣體成分分析和無損探傷，在醫學、軍事、空間技術和環境工程等領域得到廣泛應用。例如采用紅外線傳感器遠距離測量人體表面溫度的熱像圖，可以發現溫度異常的部位。
中文名
紅外線傳感器
外文名
infrared transducer
原    理
紅外線來進行數據處
優    點
靈敏度高
領    域
測繪科學與技術
常用于
無接觸溫度測量
目錄
1
基本介紹
2
類型
3
示例
4
應用
?
紅外測溫儀
?
紅外成像
5
應用注意問題
紅外線傳感器基本介紹
編輯
語音
利用紅外線的物理性質來進行測量的傳感器。紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質。任何物質，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對零度），都能輻射紅外線。紅外線傳感器測量時不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，反應快等優點。紅外線傳感器包括光學系統、檢測元件和轉換電路。光學系統按結構不同可分為透射式和反射式兩類。檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光電檢測元件。熱敏元件應用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線輻射時溫度升高，電阻發生變化（這種變化可能是變大也可能是變小，因為熱敏電阻可分為正溫度系數熱敏電阻和負溫度系數熱敏電阻），通過轉換電路變成電信號輸出。光電檢測元件常用的是光敏元件，通常由硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺及硅摻雜等材料制成。紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量，氣體成分分析和無損探傷，在醫學、軍事、空間技術和環境工程等領域得到廣泛應用。例如采用紅外線傳感器遠距離測量人體表面溫度的熱像圖，可以發現溫度異常的部位，及時對疾病進行診斷治療（見熱像儀）；利用人造衛星上的紅外線傳感器對地球云層進行監視，可實現大范圍的天氣預報；采用紅外線傳感器可檢測飛機上正在運行的發動機 的過熱情況等。具有紅外傳感器的望遠鏡可用于軍事行動，林地戰探測密林中的敵人，城市戰中探測墻后面的敵人，以上均利用了紅外線傳感器測量人體表面溫度從而得知敵人所在地。
紅外線傳感器類型
編輯
語音
紅外線傳感器依動作可分為：(1) 將紅外線一部份變換為熱，藉熱取出電阻值變化及電動勢等輸出信號之熱型。(2) 利用半導體遷徙現象吸收能量差之光電效果及利用因PN 接合之光電動勢效果的量子型。熱型的現象俗稱為焦熱效應，其中最具代表性者有測輻射熱器 (Thermal Bolometer)，熱電堆(Thermopile)及熱電(Pyroelectric)元件。熱型的優點有：可常溫動作下操作，波長依存性(波長不同感度有很大之變化者)并不存在，造價便宜；缺點：感度低、響應慢(mS之譜)。量子型 的優點：感度高、響應快速(μS 之譜)；缺點：必須冷卻(液體氮氣) 、有波長依存性、價格偏高；紅外線傳感器特別是利用遠紅外線范圍的感度做為人體檢出用，紅外線的波長比可見光長而比電波短。紅外線讓人覺得只由熱的物體放射出來，可是事實上不是如此，凡是存在于自然界的物體，如人類、火、冰等等全部都會射出紅外線，只是其波長因其物體的溫度而有差異而已。人體的體溫約為36～37°C，所放射出峰值為9～10μm的遠紅外線，另外加熱至400～700°C的物體，可放射出峰值為3～5μm 的中間紅外線。
紅外線傳感器示例
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語音
紅外傳感器應用電路
該報警器能探測人體發出的紅外線，當人進入報警器的監視區域內，即可發出報警聲，適用于家庭、辦公室、倉庫、實驗室等比較重要場合防盜報警。裝置電路原理見圖1。由紅外線傳感器、信號放大電路、電壓比較器、延時電路和音響報警電路等組成。紅外線探測傳感器IC1探測到前方人體輻射出的紅外線信號時，由IC1的②腳輸出微弱的電信號，經三極管VT1等組成第一級放大電路放大，再通過C2輸入到運算放大器IC2中進行高增益、低噪聲放大，此時由IC2①腳輸出的信號已足夠強。IC3作電壓比較器，它的第⑤腳由R10、VD1提供基準電壓，當IC2①腳輸出的信號電壓到達IC3的⑥腳時，兩個輸入端的電壓進行比較，此時IC3的⑦腳由原來的高電平變為低電平。IC4為報警延時電路，R14和C6組成延時電路，其時間約為1分鐘。當IC3的⑦腳變為低電平時，C6通過VD2放電，此時IC4的②腳變為低電平，它與IC4的③腳基準電壓進行比較，當它低于其基準電壓時，IC4的①腳變為高電平，VT2導通，訊響器BL通電發出報警聲。人體的紅外線信號消失后，IC3的⑦腳又恢復高電平輸出，此時VD2截止。由于C6兩端的電壓不能突變，故通過R14向C6緩慢充電，當C6兩端的電壓高于其基準電壓時，IC4的①腳才變為低電平，時間約為1分鐘，即持續1分鐘報警。
紅外線傳感器應用
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語音
火焰探測器
紅外線傳感器工作原理
火焰傳感器利用紅外線對對火焰非常敏感的特點，使用特制的紅外線接受管來檢測火焰，然后把火焰的亮度轉化為高低變化的電平信號，輸入到中央處理器中，中央處理器根據信號的變化做出相應的程序處理。火焰傳感器能夠探測到波長在700納米～1000納米范圍內的紅外光，探測角度為60°，其中紅外光波長在880納米附近時候的靈敏度達到最大。遠紅外火焰探頭將外界紅外光的強弱變化轉化為電流的變化，通過A/D轉換器反映為0～255范圍內數值的變化。外界紅外光越強，數值越小；紅外光越弱，數值越大。紅外測距傳感器利用紅外信號遇到障礙物距離的不同反射的強度也不同的原理，進行障礙物遠近的檢測。紅外測距傳感器具有一對紅外信號發射與接收二極管，發射管發射特定頻率的紅外信號，接收管接收這種頻率的紅外信號，當紅外的檢測方向遇到障礙物時，紅外信號反射回來被接收管接收，經過處理之后，通過數字傳感器接口返回到中央處理器主機，中央處理器即可利用紅外的返回信號來識別周圍環境的變化。
紅外線傳感器紅外測溫儀
紅外測溫儀的構成主要有光學系統，調制器，紅外傳感器放大器，指示器等部分構成。紅外傳感器是接收目標輻射并轉換成電信號的器件。
[1]
紅外線傳感器紅外成像
在許多場合，人們不僅要知道物體表面的平均溫度，更需了解物體的溫度分布以便分析，研究物體的結構，探測內部缺陷。紅外成像就能將物體的溫度分布以圖像的形式直觀顯示出來。
紅外線傳感器應用注意問題
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語音
紅外傳感器是紅外探測系統中很重要的部件，但它很嬌氣，使用中如果不注意就有可能導致紅外傳感器損壞。因此，紅外傳感器在使用中應注意以下幾點：（1）必須首先注意了解紅外傳感器的性能指標和應用范圍，掌握它的使用條件。（2）必須關注傳感器的工作溫度，一般要選擇能在室溫下工作的紅外傳感器，便于維護。（3）適當調整紅外傳感器的工作點。一般情況下，傳感器有一個最佳工作點。只有工作在最佳工作點時，紅外傳感器的信噪比最大。（4）選用適當前置放大器與紅外傳感器配合，以獲取最佳探測效果。（5）調制頻率與紅外傳感器的頻率響應相匹配。（6）傳感器的光學部分不能用手摸，擦，防止損傷與沾污。（7）傳感器存放時注意防潮，防振，防腐。
[2]
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紅外線傳感器工作原理和技術參數？
人的眼睛能看到的可見光按波長從長到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。其中紅光的波長范圍為0.62～0.76μm；紫光的波長范圍為0.38～0.46μm。比紫光光波長更短的光叫紫外線，比紅光波長更長的光叫紅外線最廣義地來說，傳感器是一種能把物理量或化學量轉變成便于利用...
2020-01-030
成功的花椰菜
各類傳感器和接近開關的知識
紅外線傳感器簡介
紅外線基本概念紅外線是指比紅光波長0.76μm還長的直至400μm范圍的不可見光線。現在，紅外線檢測和控制技術已比較廣泛地應用于生產、環保、醫療和家用電器中。利用波長0.76μm之間的近紅外線來傳遞控制信號，它在透明大氣中的傳輸特性要比可見光好得多。同時，由于靠近紅光邊緣，...
2019-04-151
參考資料
1.

杜永蘋. 淺談紅外線傳感器的應用[J]. 中國科技信息,2013,(18):131.
．中國知網．2013-09-15[引用日期2017-11-02]
2.

白彥飛. 對我國紅外線傳感器應用現狀及發展趨勢的認識[J]. 海峽科技與產業,2017,(04):95-96.
．中國知網．2017-04-15[引用日期2017-11-02]